孫理密，唐　震，朱　麗，劉珊珊

（1.山東建筑大學環(huán)保工程設備中心，山東濟南250014；2.山東省環(huán)境科學研究院環(huán)境工程有限公司，山東濟南250014；3.山東建筑大學市政與環(huán)境工程學院，山東濟南250101）

典型石化廢水處理工藝優(yōu)化研究

孫理密1，唐震2，朱麗3，劉珊珊3

（1.山東建筑大學環(huán)保工程設備中心，山東濟南250014；2.山東省環(huán)境科學研究院環(huán)境工程有限公司，山東濟南250014；3.山東建筑大學市政與環(huán)境工程學院，山東濟南250101）

針對山東某石化公司廢水處理的特點及處理系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，以節(jié)能減排為目標，提出了3個工藝優(yōu)化方案，并以方案實施前后的實際運行監(jiān)測數(shù)據評價了優(yōu)化方案的實施效果。結果表明，污水廠優(yōu)化方案實施后噸水處理電耗僅為實施前的23.4%，同時不再消耗地表原水和淀粉，出水酚濃度實現(xiàn)達標。

石油化工廢水；工藝優(yōu)化方案；實施；評價

石油化工廢水具有廢水水量大、污染物成分復雜、含有較多難降解有機污染物、可生化性差等特點〔1〕；據相關統(tǒng)計，石化廢水的排放量已經占到整個工業(yè)污水排放總量的10%以上，廢水中有機酸、醇、胺、酚等有機物以及硫化物、氮、磷等無機物，直接排放或不達標排放均會對水體造成嚴重污染，必須嚴格控制向環(huán)境的排放〔2〕。目前石化廢水處理雖然開始重視廢水污染物源頭的削減，但仍主要依靠末端控制來減少對環(huán)境的不利影響〔3〕，現(xiàn)實中運行的石化廢水處理設施多采用“老三套”隔油、浮選、生化的工藝，噸廢水處理成本較高，給企業(yè)帶來沉重的經濟負擔〔4〕。因此，對石化廢水處理工藝進行優(yōu)化改造，實施節(jié)能減排、減少運營成本是十分必要的。

針對山東某石化公司的典型石化廢水處理所存在的問題，提出以節(jié)能降耗為目標的優(yōu)化方案，為石化行業(yè)廢水處理的清潔生產提供一定的借鑒。

1　山東某石化公司廢水處理簡介

山東某石化公司是一家以石油化工為主業(yè)，集石油煉制與后續(xù)加工為一體的大型民營企業(yè)，為中國化工500強企業(yè)。2012年公司年加工原油87.33萬t，主要產品有瀝青、加氫柴油、汽油、液化氣、石油焦、石腦油、丙烯等石油制品。

2013年公司廢水總產生量為914 779 t/a，其中工業(yè)廢水產生量為901 347 t/a，污染物產生量分別為：COD 772.89 t/a，石油類63.61 t/a，揮發(fā)酚48.48 t/a，硫化物為38.54 t/a。各車間生產廢水就地預處理后回收有價值物料后均排放至污水處理廠集中處理。污水處理廠包括石化廢水預處理系統(tǒng)、綜合污水處理系統(tǒng)和深度處理系統(tǒng)。其中綜合處理系統(tǒng)除接納石化預處理系統(tǒng)的出水外，還有石化公司的生活污水以及鄰近造紙企業(yè)（沒有制漿工藝）的造紙白水，水量占綜合處理水量的33%。

石化廢水預處理工藝為：石化廢水→調節(jié)→隔油→氣浮→厭氧→好氧→沉淀→出水。

綜合和深度處理工藝：混合廢水→旋流沉砂→水解酸化→曝氣→沉淀→混凝→臭氧氧化→生物接觸氧化→過濾→出水。

2　處理系統(tǒng)存在的主要問題識別

工藝優(yōu)化以節(jié)能減排為目標，通過對各單元的物耗、能耗水平分析，找出物耗、能耗高，優(yōu)化潛力大的環(huán)節(jié)。各子系統(tǒng)的物耗、能耗和水量、水質監(jiān)測結果如表1所示。

表1　　各單元物耗、能耗和出水水質情況統(tǒng)計

根據表1數(shù)據，識別出各處理系統(tǒng)存在的問題，匯總如下：

（1）物耗和能耗最大的是石化預處理系統(tǒng)，分別占整個污水廠藥劑與碳源消耗的80.7%和能耗的58.2%，所以節(jié)能的重點在石化預處理系統(tǒng)，同時出水酚質量濃度較高，達到64.97 mg/L，不能滿足綜合處理系統(tǒng)要求酚質量濃度≤10 mg/L的標準，最終導致深度處理出水酚超標11倍（排放標準0.5 mg/L）。

（2）水資源消耗占比最大的是綜合處理系統(tǒng)，消耗的是地表原水（引自黃河），主要目的是用以應急稀釋水質較差的進水，以滿足工藝進水水質要求，2013年消耗地表原水62萬m3。

3　工藝優(yōu)化方案

根據現(xiàn)有工藝運行中的問題，優(yōu)化方案的重點是石化預處理系統(tǒng)和綜合處理系統(tǒng)，進而針對每一處理系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行深入分析，提出優(yōu)化的關鍵技術方案。

3.1優(yōu)化應急補水方案

綜合處理系統(tǒng)接收多股廢水，水質波動較大。當進水水質較差時，需要用地表水進行稀釋以避免對后續(xù)生化構筑物的沖擊。優(yōu)化方案為以深度處理濾池反沖洗出水替代地表原水對進水進行稀釋，節(jié)約地表原水62萬m3/a，減少水資源費62萬元/a，需要投資費用為0。

3.2優(yōu)化石化預處理缺氧池碳源方案

利用石化車間產生的廢甲醇替代外購淀粉作為缺氧池反硝化外加碳源，每月替代淀粉用量3.0 t。節(jié)約淀粉購置費12萬元/a，需要投資費用為0。

3.3石化預處理曝氣池生物增效方案

由于煉制原油的結構發(fā)生變化，摻進一定比例渣油，使廢水中酚濃度大大增加，導致石化預處理生化池無法將高濃度的酚降至綜合處理系統(tǒng)進水水質要求，因此曝氣池引入韓國產的FK耐酚菌種進行生物增效，投加量為0.7 t，提高除酚能力，減少后續(xù)系統(tǒng)曝氣電耗35萬kW·h，節(jié)約曝氣能耗費用為26萬元/a，需要投資費用為55萬元。

3.4綜合處理廠曝氣系統(tǒng)改造方案

以射流曝氣方式代替原旋混曝氣模式，曝氣裝置更換為低能耗的LIMPIO曝氣管，減少能耗30萬kW·h/a，節(jié)約電費 22.5萬元/a，需要投資費用為133萬元。

4　優(yōu)化方案實施效果評價

4.1石化曝氣池引入FK耐酚菌種的效果

石化曝氣池投加FK菌種運行正常后，于2013 年11月20日～11月30日，隔日取樣監(jiān)測進出水的COD和揮發(fā)酚濃度，工程驗收監(jiān)測結果如表2所示。

表2　　投加FK菌種的處理效果統(tǒng)計

由表2可見，當進水COD≤5 000 mg/L和揮發(fā)酚≤1 000 mg/L條件下，投加FK耐酚菌種后，出水COD低于500 mg/L，酚質量濃度均低于10 mg/L，去除率均在90%以上，保證了深度處理出水酚濃度達標，而投加前的酚去除率為60%～70%。同時，設施處理能力由100 m3/h提高到150 m3/h，除酚能力不受影響，這表明裝置的處理能力提高了1.5倍，可以承受較大的水力負荷沖擊。

4.2綜合處理系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)改造的效果

企業(yè)2013年4月～6月（方案實施前）和2013 年10月～12月（方案實施后）監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據如表3所示。

表3　　優(yōu)化方案實施前后的COD和NH3-N去除效果

由表3可見，方案實施后，氨氮的去除率提高較為顯著，達到6.8%～13.7%，COD去除率提高幅度范圍為4.3%～10.4%。

4.3優(yōu)化方案實施效果總體評價

方案實施前后的能耗對比如表4所示。

表4　　方案實施前后的能耗比對

由表4可見，優(yōu)化方案于2013年7月～9月實施后，污水廠電耗大幅度減少，應急補水不再消耗地表原水，外加碳源以廢甲醇代替淀粉，經濟、環(huán)境效益可觀。方案實施后噸水處理電耗僅為實施前的23.4%。

5　結語

通過工藝優(yōu)化及方案實施，該石化公司污水處理廠能耗大幅度降低，不再消耗地表水和外購淀粉作為補充碳源，同時石化預處理系統(tǒng)的處理能力提高了1.5倍，深度處理出水酚濃度達標，每年可節(jié)約運行費用130萬元，同時實現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)水、減排的目標，經濟和環(huán)境效益可觀。

［1］殷永泉，鄧興彥，劉瑞輝，等.石油化工廢水處理技術研究進展［J］.環(huán)境污染與防治，2006，28（5）：356-359.

［2］張超，李本.石油化工污水處理技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.工業(yè)用水與廢水，2011，42（4）：6-11.

［3］卜淑君.石油化工企業(yè)清潔生產措施分析［J］.石油化工安全環(huán)保技術，2010，26（6）：1-2.

［4］劉繼鳳.石化廢水深度處理回用工藝設計［J］.環(huán)境科學與管理，2007，32（3）：131-132.

Study on the optimization of treatment process of typical petrochemical wastewater

Sun Limi1，Tang Zhen2，Zhu Li3，Liu Shanshan3
（1.Environmental Engineering Equipment Center，Shandong Jianzhu University，Ji'nan 250014，China；2.Environmental Engineering Co.，Ltd.of Environmental Science Academy in Shandong Province，Ji'nan 250014，China；3.School of Municipal and Environmental Engineering，Shandong Jianzhu University，Ji'nan 250101，China）

In the light of the characteristics of the wastewater treatment of a petrochemical company in Shandong，and the running status of its treatment system，three schemes have been proposed，taking energy-saving and emissionreduction as its target.The implement effects of the optimized project are evaluated by the monitoring data of actual operation before and after the scheme implementation.The results show that after the scheme is carried out，the electricity consumption per ton is only 23.4%of that before the implementation scheme.In addition，it no longer consumes surface raw water and starch，and the standard of effluent phenol concentration is achieved.

petrochemical wastewater；process optimization scheme；implementation；evaluation

X703

B

1005-829X（2016）01-0106-03

孫理密（1970—），本科，工程師。E-mail：237811912@ qq.com。通訊聯(lián)系人：朱麗，博士，副教授。E-mail：525932901@qq.com。

2015-11-27（修改稿）